一种电子拉力器及带有该电子拉力器的健身器材的制作方法

本发明涉及一种电子拉力器及带有该电子拉力器的健身器材。

背景技术：

目前，健身爱好者通常使用哑铃来锻炼手臂肌肉，不同力量的人需要使用不同重量的哑铃来进行锻炼，因此一些家庭需要购买好几套哑铃，导致占用空间大，使用不方便。另外，少年儿童安全意识差，哑铃对于少年儿童来说也具有一定的安全风险。最后，哑铃不够智能化，全凭使用者个人感觉而选择重量，锻炼的科学性大打折扣。因此，申请人设计了一种拉力可控的电子拉力器及带有该电子拉力器的健身器材

技术实现要素：

本发明的第一个目的是提供一种拉力可控的电子拉力器，避免对使用者造成运动损伤。

实现本发明第一个目的的技术方案是：一种电子拉力器，包括拉手、拉线、绞线轮毂和扭矩输出机构；所述拉线缠绕在绞线轮毂的外周面上，并且拉线的两端分别与拉手和绞线轮毂固定连接；所述绞线轮毂固定在扭矩输出机构的输出轴上；所述扭矩输出机构输出的扭矩可控。

所述拉手上设有防滑包胶。

所述拉线上设有包胶。

所述扭矩输出机构为电机与减速传动组件的组合，或者所述扭矩输出机构为能够输出高扭力的电机。

电机可选用但不限于三相永磁同步电机、步进电机和伺服电机等。减速传动组件可以选择但不限于齿轮减速装置、同步带轮等。

本发明的第二个目的是提供一种拉力可控的健身器材。

实现本发明第二个目的的技术方案是：一种健身器材，包括壳体和电子拉力器；所述电子拉力器实现本发明第一个目的所提供的技术方案；所述电子拉力器的拉手设置在壳体外部；所述绞线轮毂和扭矩输出机构设置在壳体内部；所述壳体上设有供拉线穿过的通孔。

健身器材，还包括控制机构；所述控制机构控制扭矩输出机构输出的扭矩大小。

所述控制机构包括cpu、电机驱动模块、操作面板和存储器；所述电机驱动模块的输入端、操作面板的输出端以及存储器均与cpu电连接；所述电机驱动模块的输出端与电机电连接；所述操作面板固定在壳体上。

健身器材，还包括安装有客户端的移动设备；所述控制机构还包括通讯模块；所述通讯模块与cpu电连接；所述移动设备与通讯模块通讯联接。

通讯模块可以但不限于是蓝牙、nfc和wifi。客户端程序可运行在移动设备或是电脑上。安装有客户端程序的移动设备或电脑可以直接通过蓝牙、nfc或wifi连接拉力器，亦可通过网络连接云端服务器，通过云端服务器间接连接拉力器。

所述控制机构还包括能够检测电机转子机械角度的电机传感器；所述电机传感器与cpu电连接。

所述控制机构的cpu、电机驱动模块、存储器和通讯模块集成在一块pcb电路板上。

所述电机传感器可以选择但不限于电磁编码器、光电编码器、旋转变压器、霍尔传感器、电位器、角度传感器等。

所述壳体包括底板、外壳和上盖；所述底板和上盖分别固定在外壳的上下两端；所述供拉线穿过的通孔设置在上盖上。

所述壳体上供拉线穿过的通孔内固定有能够放置拉手的拉手放置壳。

所述拉手连接拉线的一端沿朝向拉线的方向宽度逐渐减小；所述拉手放置壳的内腔形状与拉手连接拉线的一端的形状相匹配。

所述拉手放置壳内设有位置传感器；所述位置传感器与cpu电连接。

所述壳体内设有电池组；所述电池组为扭矩输出机构及控制机构供电；所述壳体上设有与电池组电连接的外接电源适配的接口。

所述电池组与电机之间设有充电电路。

所述壳体内设有固定底座；所述扭矩输出机构固定在固定底座上。

所述固定底座上安装有引导器；所述拉线经引导器引导后进入绞线轮毂。

健身器材，还包括制动散热模块；当所述电机在第二象限运行时，所述制动散热模块提供制动和散热。

所述制动散热模块包括制动电阻和散热器；所述散热器固定在制动电阻上；所述制动电阻与电机电连接。

采用了上述技术方案，本发明具有以下的有益效果：(1)本发明的电子拉力器通过输出的扭矩可控的扭矩输出机构提供扭力给绞线轮毂来牵拉拉线，使得拉力的大小能够得到控制，从而能够灵活调整“力量”大小，适应不同人群使用，能够记录训练数据，市场前景广阔。

(2)本发明的健身器材的控制机构能够收集和记录使用者的训练数据，供使用者进一步分析和调整训练计划；壳体上设置操作面板，能够让使用者在使用前设置需要的拉力，从而获得所需的拉力，操作非常方便。

(3)本发明的能够通过移动设备进行设置，进一步方便了操作。

(4)本发明的电机传感器能够检测电机转子机械角度，使cpu能准确获得转子的角度，从而精确控制电机的旋转。当拉力器在电机正向运转时(收紧拉线)检测转速，转速超过安全阈值时，电机减速并停止工作，避免在使用过程中由于意外(力竭，手滑至手柄脱落)造成伤害。此外，cpu也可以通过转子角度的累加或计算，得到拉线伸出的距离。拉线伸出的距离和电机的扭力能够进一步计算出用户消耗的卡路里。

(5)本发明的控制机构的cpu、电机驱动模块、存储器和通讯模块集成在一块pcb电路板上，简化了安装步骤，减少了布线，使壳体内部更加简洁。

(6)本发明的健身器材的壳体由底板、外壳和上盖构成，安装非常方便。

(7)本发明的健身器材的壳体上供拉线穿过的通孔内固定有能够放置拉手的拉手放置壳，能够收纳拉手。

(8)本发明的拉手连接拉线的一端沿朝向拉线的方向宽度逐渐减小，拉手放置壳的内腔形状与拉手连接拉线的一端的形状相匹配，方便拉手进入拉手放置壳中。

(9)本发明的拉手放置壳内设有位置传感器，能够方便电子拉力器切换状态：当拉手位于拉手放置壳内时，位置传感器开路，此时，电子拉力器处于待机状态，当用户提拉拉手，拉手脱离拉手放置壳时，位置传感器闭合，此时电子拉力器处于工作状态。

(10)本发明的电池组与电机之间设有充电电路，当电机工作在第二象限时，能够为电量不满的电池组充电。

(11)本发明的拉线经引导器引导后进入绞线轮毂，能够使拉线有序的缠绕在绞线轮毂上，从而避免拉线打结和卡死。

(12)本发明设置了制动散热模块，当电机在第二象限运行时，制动散热模块能够提供制动和散热。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的控制机构的连接框图。

图3为本发明的爆炸图。

附图中的标号为：

拉手1、防滑包胶1-1、拉线2、绞线轮毂3、扭矩输出机构4、壳体5、底板5-1、外壳5-2、上盖5-3、控制机构6、cpu6-1、电机驱动模块6-2、操作面板6-3、存储器6-4、通讯模块6-5、电机传感器6-6、pcb电路板6-7、拉手放置壳7、位置传感器7-1、电池组8、固定底座9、引导器10、制动散热模块11。

具体实施方式

(实施例1)

见图1至图3，本实施例的健身器材，包括壳体5和电子拉力器。

电子拉力器，包括拉手1、拉线2、绞线轮毂3和扭矩输出机构4。拉手1上设有防滑包胶1-1。拉线2缠绕在绞线轮毂3的外周面上，并且拉线2的两端分别与拉手1和绞线轮毂3固定连接。绞线轮毂3固定在扭矩输出机构4的输出轴上。扭矩输出机构4输出的扭矩可控。扭矩输出机构4为能够输出高扭力的电机。电机可选用但不限于三相永磁同步电机、步进电机和伺服电机等。

电子拉力器的拉手1设置在壳体5外部。绞线轮毂3和扭矩输出机构4设置在壳体5内部。壳体5上设有供拉线2穿过的通孔。

本实施例的健身器材，还包括控制机构6。控制机构6控制扭矩输出机构4输出的扭矩大小。

控制机构6包括cpu6-1、电机驱动模块6-2、操作面板6-3和存储器6-4。电机驱动模块6-2的输入端、操作面板6-3的输出端以及存储器6-4均与cpu6-1电连接。电机驱动模块6-2的输出端与电机电连接。操作面板6-3固定在壳体5上。

壳体5上设有开关按钮，开关按钮可以集成在操作面板6-3上。

本实施例的健身器材，还包括安装有客户端的移动设备。移动设备可以是手机、平板、电脑等。控制机构6还包括通讯模块6-5。通讯模块6-5与cpu6-1电连接。移动设备与通讯模块6-5通讯联接。通讯模块6-5可以但不限于是蓝牙、nfc和wifi。客户端程序可运行在移动设备或是电脑上。安装有客户端程序的移动设备或电脑可以直接通过蓝牙、nfc或wifi连接拉力器，亦可通过网络连接云端服务器，通过云端服务器间接连接拉力器。

控制机构6还包括能够检测电机转子机械角度的电机传感器6-6。电机传感器6-6与cpu6-1电连接。电机传感器6-6可以是电磁编码器，也可以选择绝对型编码器、增量型编码器、霍尔传感器、电位器、角度传感器等等。电机传感器6-6使cpu6-1能准确获得转子的角度，从而精确控制电机的旋转。此外，cpu6-1也可以通过转子角度的累加或计算，得到拉线2伸出的距离。拉线2伸出的距离和电机的扭力能够进一步计算出用户消耗的卡路里。

优选地：控制机构6的cpu6-1、电机驱动模块6-2、存储器6-4和通讯模块6-5可以集成在一块pcb电路板6-7上。

壳体5包括底板5-1、外壳5-2和上盖5-3。底板5-1和上盖5-3分别固定在外壳5-2的上下两端。供拉线2穿过的通孔设置在上盖5-3上。壳体5上供拉线2穿过的通孔内固定有能够放置拉手1的拉手放置壳7。拉手1连接拉线2的一端沿朝向拉线的方向宽度逐渐减小。拉手放置壳7的内腔形状与拉手1连接拉线2的一端的形状相匹配。拉手放置壳7内设有位置传感器7-1。位置传感器7-1与cpu6-1电连接。当拉手1位于拉手放置壳7内时，位置传感器7-1开路，此时，电子拉力器处于待机状态，当用户提拉拉手1，拉手1脱离拉手放置壳时，位置传感器7-1闭合，此时电子拉力器处于工作状态。位置传感器7-1可选用接近开关或机械开关。在开机后，位置传感器7-1的信号也作为零点信号使用。

壳体5内设有电池组8。电池组8为扭矩输出机构4及控制机构6供电。壳体5上设有与电池组8电连接的外接电源适配的接口。

壳体5内设有固定底座9。扭矩输出机构4固定在固定底座9上。固定底座9上安装有引导器10。拉线2经引导器10引导后进入绞线轮毂3。

本实施例的健身器材，还包括制动散热模块11。当电机在第二象限运行时，制动散热模块11提供制动和散热。制动散热模块11包括制动电阻和散热器。散热器固定在制动电阻上，制动电阻与电机电连接。

本实施例的健身器材的设置过程为：用户通过壳体5上的开关按钮启动健身器材，健身器材启动后会进行自检，自检通过后会发出提示音。此时，用户可直接在操作面板6-3上设置需要的拉力，cpu6-1根据用户设定的值通过电机驱动模块6-2驱动电机运转，使电机输出设定的扭力。当健身器材启动完成后，用户也可通过安装有客户端的移动设备设置拉力器。

本实施例的健身器材的电子拉力器还具有保护机制：当用户手握拉手1提拉时，电机输出正向的扭力，此时电机反向运行。当用户释放拉手1，电机输出仍然为正向的扭力，此时电机正向运行，电机运行于第一象限。电机传感器6-6检测电机正向运行速度，当电机运行速度超过设定的安全值时，电机限速并关闭。在一些意外的特殊情况下，如手柄脱落，手脱离手柄时，拉力器能够停止工作，从而保护使用者免受伤害。此为电子拉力器的保护机制。

(实施例2)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：扭矩输出机构4为电机与减速传动组件的组合。减速传动组件可以选择但不限于齿轮减速装置(如行星减速器等)、同步带轮等。

(实施例3)

本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于：在电池组8与电机之间设置充电电路。当电机工作在第二象限时，发出的电能会进入充电电路给电池组充电，但仅在电池组8的电量未充满的情况下。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。